(57)【要約】【課題】  本発明は係る従来の電子線装置が有する問題点を解決し、特に、高電流密度の電子線照射が可能で、写像投影光学系の二次電子透過率を大幅に向上させ、更に電子光学鏡筒を小型化することができる電子線装置及びこれを用いたデバイス製造方法を提供すること。【解決手段】  電子線を試料１３に照射し、前記試料１３から放出される二次電子若しくは試料１３を透過する透過電子を写像投影光学系Ａ２で拡大して二次元画像を形成する電子線装置Ａであって、前記試料１３の表面を、長手方向が所定の軸に平行な複数のストライプ領域２６に分割し、前記ストライプ領域２６をその短手方向に平行な長方形の主視野領域に分割し、前記主視野領域を更に複数の正方形状の副視野２７に分割し、前記副視野２７の単位で前記電子線の照射及び二次元画像の形成を繰り返して行うと共に、各副視野２７の光軸からの距離に対応する補正を二次元画像形成の都度行う。【選択図】  図１
2005353298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を試料に照射し、前記試料から放出される二次電子若しくは試料を透過する透過電子を写像投影光学系で拡大して二次元画像を形成する電子線装置であって、
前記試料の表面を、長手方向が所定の軸に平行な複数のストライプ領域に分割し、
前記ストライプ領域をその短手方向に平行な長方形の主視野領域に分割し、
前記主視野領域を更に複数の副視野に分割し、
前記副視野単位で前記電子線の照射及び二次元画像の形成を繰り返して行うことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記副視野単位の画像形成において、前記各副視野の光軸からの距離に対応する補正を前記電子線照射又は二次元画像形成の都度行い、前記二次元画像を形成するための写像投影光学系における試料に近接したレンズより下流のレンズで、前記二次電子又は透過電子の主光線が前記下流側のレンズの光軸とほぼ一致する様に行うことを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記写像投影光学系の初段レンズは所定の電磁レンズを含み、前記初段レンズの近傍には前記電磁レンズの軸上磁場分布の微係数の分布に近似した偏向磁場分布を有する偏向器が配置され、前記初段レンズと偏向器はＭＯＬ(moving object lens)動作条件に近い条件で動作することを特徴とする請求項２に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記写像投影光学系の初段レンズは、２つの磁極で形成されるレンズギャップが試料側に面している電磁レンズと、前記磁極と試料間に設けた軸対称電極とで構成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子線装置。
【請求項５】
前記偏向器は絶縁物のケースに囲まれ、前記絶縁物の外面は金属被覆され、前記金属被覆面は電圧印加が可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子線装置。
【請求項６】
前記二次電子又は透過電子による二次元画像は、ぞれぞれ集束作用のある複数の光ファイバからなるＦＯＰ（fiber optics plate）のシンチレータ面に形成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電子線装置。
【請求項７】
前記シンチレータ面には、発光効率が大きくなるように電子ビームを加速するための電圧が印加されていることを特徴とする請求項６に記載の電子線装置。
【請求項８】
前記試料は試料台に載置されて一軸方向に連続移動しながら画像形成が行われ、前記試料台の位置はレーザ干渉計で測定され、一つの副視野の画像形成時は検出器上に結像される二次元画像が移動しないように補正することを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項９】
前記二次電子又は透過電子によって形成される二次元画像を光の像に変換し、この変換された光の像を所定の光学レンズを介して検出器である光電変換検出器に集束させ、そこで電気信号に変換し、前記二次元画像の画素寸法を変更する場合には少なくとも前記光学レンズの倍率を変化させることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の電子線装置。
【請求項１０】
前記電子線を試料上に照射する電子線照射系はＥ×Ｂ分離器を有し、前記電子線は前記試料の法線に対して略2.8αの角度をなす方向から入射し、前記二次電子又は透過電子は前記Ｅ×Ｂ分離器で前記試料の法線に対して−αの角度をなす方向に偏向されることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の電子線装置。
【請求項１１】
前記電子線照射系は前記副視野と相似形の複数の開口を有し、前記二次元画像の画素寸法を変更する場合には真空内に設けられた別寸法の開口を光軸上に位置決めすることを特徴とする請求項１０に記載の電子線装置。
【請求項１２】
電子線を試料に照射し、前記試料から放出される二次電子若しくは試料を透過する透過電子を写像投影光学系で拡大して二次元画像を形成する方法であって、
前記試料の表面を、長手方向が所定の軸に平行な複数のストライプ領域に分割し、
前記ストライプ領域をその短手方向に平行な長方形の主視野領域に分割し、
前記主視野領域を更に複数の副視野に分割し、
前記副視野単位で前記電子線の照射及び二次元画像の形成を繰り返して行うと共に、各副視野の光軸からの距離に対応する補正を前記電子線照射又は二次元画像形成の都度行うことを特徴とする二次元画像形成方法。
【請求項１３】
デバイスを製造する方法であって、
(a)ウェハを準備し、
(b)ウェハプロセスを行い、
(c)上記各請求項に記載の電子線装置によってウェハの評価を行い、
(d)前記プロセス(b)，(c)を繰り返し行い、
(e)ウェハを切断してデバイスに組み立てる、
ことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線装置およびこれを用いたデバイス製造方法に係り、特に、パターン形成済みのウェハ、パターン形成用のマスク、液晶パネル用の基板或いはマイクロマシン製造物等の試料を、高精度且つ高スループットで評価できる装置であり、更に、このような装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パターン形成済みのウェハ（試料）などに電子線を照射し、パターンの評価をする電子線装置があった。このような電子線装置では、ウェハの表面を複数のストライプ領域に仮想的に分割し、各ストライプ領域を単位として評価のために電子線を照射していた。このような評価に用いられる電子線は長方形の形状をしており、その電子線の長手方向の長さがストライプ領域の幅に対応していた。そして、この長方形の電子線をストライプ領域の長手方向に沿って連続移動させ、ストライプ領域全体に電子線を照射していた。ウェハの表面に電子線が照射されると、逆に二次電子がウェハ表面から放出されるので、これを集束させることによってウェハ上のパターンの二次元画像を形成することができた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記電子線装置では以下のような問題があった。即ち、従来の電子線の形状は長方形であり、この長方形全体が一定の電流密度となるように設定した場合高電流密度の電子線照射を行うことができない。また、光軸から離れた電子線も扱うために収差が拡大してしまうが、収差を一定範囲内に保つためには開口角を小さくする必要があり、結果として写像投影光学系（二次光学系）の二次電子透過率が低下する。更には、収差を低減するために光学系の長さを長くすればよいが、この結果電子光学鏡筒が巨大になってしまう等の問題点があった。ここで、上記した写像投影光学系の二次電子透過率とは、試料から放出される二次電子の量に対するＦＯＰに塗布されたシンチレータ面に入射する二次電子の量の割合である。
【０００４】
本発明は係る従来の電子線装置が有する問題点を解決し、特に、高電流密度の電子線照射が可能で、写像投影光学系の二次電子透過率を向上させ、更に電子光学鏡筒を小型化することができる電子線装置及びこれを用いたデバイス製造方法を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、電子線を試料に照射し、前記試料から放出される二次電子若しくは試料を透過する透過電子を写像投影光学系で拡大して二次元画像を形成する電子線装置であって、前記試料の表面を、長手方向が所定の軸に平行な複数のストライプ領域に分割し、前記ストライプ領域をその短手方向に平行な長方形の主視野領域に分割し、前記主視野領域を更に複数の正方形状の副視野に分割し、前記副視野単位で前記電子線の照射及び二次元画像の形成を繰り返して行うという特徴を有している。
【０００６】
このように構成することで、小さな正方形状の複視野単位で電子線を照射できるようになり、この結果、電子線の電流密度を高めることができ、写像投影光学系の二次電子透過率を向上させることができ、更には電子光学鏡筒を小型化することができる。
また、請求項２の発明では、前記副視野単位の画像形成において、各副視野の光軸からの距離に対応する補正を前記電子線照射又は二次元画像形成の都度行い、前記二次元画像を形成するための写像投影光学系における試料に近接したレンズより下流のレンズで前記二次電子又は透過電子の主光線が前記下流側のレンズの光軸とほぼ一致する様に行う、という特徴を有している。
【０００７】
請求項３の発明では、前記写像投影光学系の初段レンズは所定の電磁レンズを含み、前記初段レンズの近傍には前記電磁レンズの軸上磁場分布の微係数の分布に近似した偏向磁場分布を有する偏向器が配置され、前記初段レンズと偏向器はＭＯＬ(moving object lens)の条件に近い条件で動作する、という特徴を有している。
請求項４の発明では、前記写像投影光学系の初段レンズは、２つの磁極で形成されるレンズギャップが試料側に面している電磁レンズと、前記磁極と試料間に設けた軸対称電極とで構成される、という特徴を有している。
【０００８】
請求項５の発明では、前記偏向器は絶縁物のケースに囲まれ、前記絶縁物の外面は金属被覆され、前記金属被覆面は電圧印加が可能である、という特徴を有している。
請求項６の発明では、前記二次電子による二次元画像は、ぞれぞれ集束作用のある複数の光ファイバ（セルフォック）からなるＦＯＰ（fiber optics plate）のシンチレータ面に形成される、という特徴を有している。
【０００９】
請求項７の発明では、前記シンチレータ面には、発光効率が大きくなるように電子ビームを加速するための電圧が印加されている、という特徴を有している。
請求項８の発明では、前記試料は試料台に載置されて一軸方向に連続移動しながら画像形成が行われ、前記試料台の位置はレーザ干渉計で測定され、一つの副視野の画像形成時は検出器上に結像される二次元画像が移動しないように補正する、という特徴を有している。
【００１０】
請求項９の発明では、前記二次電子によって形成される二次元画像を光の像に変換し、この変換された光の像を所定の光学レンズを介して検出器である光電変換検出器に集束させ、そこで電気信号に変換し、前記二次元画像の画素寸法を変更する場合には少なくとも前記光学レンズの倍率を変化させる、という特徴を有している。
請求項１０の発明では、前記電子線を試料上に照射する電子線照射系はＥ×Ｂ分離器を有し、前記電子線は前記試料の法線に対して略2.8αの角度をなす方向から入射し、前記二次電子は前記Ｅ×Ｂ分離器で前記試料の法線に対して−αの角度をなす方向に偏向される、という特徴を有している。
【００１１】
請求項１１の発明では、前記電子線照射系は前記副視野と相似形の複数の開口を有し、前記二次元画像の画素寸法を変更する場合には真空内に設けられた別寸法の開口を光軸上に位置決めする、という特徴を有している。
【００１２】
請求項１２の発明では、電子線を試料に照射し、前記試料から放出される二次電子若しくは試料を透過する透過電子を写像投影光学系で拡大して二次元画像を形成する方法であって、前記試料の表面を、長手方向が所定の軸に平行な複数のストライプ領域に分割し、前記ストライプ領域をその短手方向に平行な長方形の主視野領域に分割し、前記主視野領域を更に複数の副視野に分割し、前記副視野単位で前記電子線の照射又は二次元画像の形成を繰り返して行うと共に、各副視野の光軸からの距離に対応する補正を前記電子線照射及び二次元画像形成の都度行う、という特徴を有している。
更に、請求項１３の発明では、デバイスを製造する方法であって、(a)ウェハを準備し、(b)ウェハプロセスを行い、(c)上記各請求項に記載の電子線装置によってウェハの評価を行い、(d)前記プロセス(b)，(c)を繰り返し行い、(e)ウェハを切断してデバイスに組み立てる、という特徴を有している。
【発明の効果】
【００１３】
主視野を副視野に分割して照射エリアを小さな正方形としたので、高電流密度の一次ビームを照射できようになる。また、対物レンズに低収差の電磁レンズと静電レンズとの組合せレンズの使用が可能となる。更には、上記したように高電流密度の電子線を用いることができると共に写像投影光学系の二次電子透過率が高いので、電子線照射時間を短縮することができ、結果として高スループットの試料評価が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の電子線装置Ａを示す概略図である。この図に示すように、電子線装置Ａは、一次光学系（電子線照射光学系）Ａ１と、二次光学系（写像投影光学系）Ａ2と、ステージ部Ａ3とからなる。
【００１５】
一次光学系Ａ１は、電子銃１と、コンデンサレンズ２と、正方形開口３と、コンデンサレンズ５と、偏向器６と、Ｅ×Ｂ分離器７，８と、静電偏向器９と、対物レンズ１０と、ＭＯＬ動作用電磁偏向器１１とを備えている。また、二次光学系Ａ2は、第２拡大レンズ１９と、ＮＡ開口２０と、ＦＯＰ(fiber optic plate)２２と、ズーム拡大光学レンズ２３と、検出器２４とを備えている。更に、ステージ部Ａ3は、ステージ１２と、レーザ移動鏡１４と、レーザ固定鏡１５と、反射鏡１６と、ビーム分離器１７と、レーザ発受信機１８とを備えている。
【００１６】
このような構成により、電子銃１から電子線が放出され、この電子線はコンデンサレンズ２によって集束される。集束された電子線は正方形開口３の上流側の所定点４においてクロスオーバを形成する。クロスオーバが形成された所定点４から発散する電子線は正方形開口３に一様に照射される。そして、正方形開口３を通過した電子線は、コンデンサレンズ５によって集束されながら、Ｅ×Ｂ分離器で偏向されて対物レンズ１０の主面にクロスオーバを形成する。また、正方形開口３から発散する電子線は、コンデンサレンズ５によって僅かに集束されながら進み、Ｅ×Ｂ分離器７，８で偏向され、対物レンズ１０を通過して試料１３上に結像される。
【００１７】
試料１３の表面は、図２に示すように、仮想的に400μｍ幅Ｗのストライプ２６に分割され、その長手方向がｙ軸と平行になっている。また、ストライプ２６はその短手方向（図２のｘ軸方向）に平行な細長の主視野領域に分割されている。更にこの主視野領域の中が25μｍ角の副視野２７に分割されている。即ち、ストライプ２６の幅Ｗに沿って16個の副視野２７に分割されることとなる。そして、この25μｍ角の副視野２７の単位で電子線照射による画像形成が行われる。ここで、本実施形態に係る電子線装置Ａでは、二次元画像を形成する際の１ピクセル（画素）に相当する試料１３上の寸法は0.1μｍ角である。このため、25μｍ角の副視野２７の場合は250×250ピクセルとなる。即ち、この250×250ピクセル分（6.25×104ピクセル）を単位として画像形成が行われる。このときのピクセル周波数が1ＧＨｚと仮定すると、1ピクセル当たりに必要な時間は1ｎｓであるから、6.25×104ピクセルについては１×6.25×104ｎｓ＝62.5μｓとなる。即ち、１つの副視野２７に対して62.5μｓの時間だけ電子線が照射され、その後隣接する副視野２７へ移動して再び電子線が照射される。従って、図２に示すようにストライプ幅Ｗに沿って１列16個の副視野２７に分割されている場合には、１列全ての副視野２７への電子線照射に必要な時間は62.5μｓ×16となる。従って、ステージ１２のｙ軸方向の移動速度は、25μｍ／（62.5μｓ×16）＝25ｍｍ／ｓとなる。尚、副視野の大きさはこの実施形態に限定されるものではないことは言うまでも無く、例えば、512×512ピクセル程度の副視野としてもよい。
【００１８】
ステージ１２の速度、加速度及び位置に関する情報はレーザ干渉計により測定され、ステージ１２の現在位置及び近い将来の位置が算出される。そして、１つの副視野２７に電子線を照射している間は、検出器２４上に結像される画像が移動しないように、偏向器７，９にフィードフォワード補正が加えられる。
【００１９】
一方、試料１３の表面から放出される二次電子（試料を透過する透過電子も同様である）は、対物レンズ１０及び拡大レンズ１９によって数10倍の大きさに拡大され、ＦＯＰ（fiber optic plate）２２の内面に、１つの副視野２７より僅かに大きい領域の画像を形成する。二次電子はＦＯＰ２２の内面に塗布されたシンチレータ、即ち電子線のエネルギを吸収して蛍光を発する物質で光の画像に変換され、検出器２４側に伝達される。ここで、ＦＯＰ２２の内面にはシンチレータの発光効率が高くなるように二次電子を加速するための電圧が印加されている。尚、このＦＯＰ２２を構成する各ファイバは、その中央部では屈折率が大きく、周辺に行くに従って屈折率が連続的に小さくなるように構成されている。このため、種々の角度で二次電子がＦＯＰ２２に入射したとしても、出口側から出射する光はファイバの軸線とほぼ平行な方向となる。従って、ＦＯＰ２２の下流側に配置されたズーム拡大光学レンズ２３は、Ｆ数が大きなレンズであったとしても、入射する光をほぼ100％検出器（例えば、ＣＣＤセンサ等の面検出器）に伝達することができる。
【００２０】
ところで、光軸から離れた位置の副視野から放出される二次電子による電子線には、電磁レンズによる軸外収差は発生しない。なぜなら、対物レンズ１０と電磁偏向器１１とはＭＯＬ(moving object lens)条件を満たしているからである。この光軸外副視野に対する主電子線は経路２８の軌道を取る。即ち、光軸外の副視野からの主電子線は、クロスオーバが形成された所定点２１を通らず、偏向器９によって偏向器７の偏向主面で光軸に交わるように偏向される。そして更に、偏向器７で光軸と平行となるように偏向される。これらのＭＯＬ条件，偏向器９の条件及び偏向器７の条件は、全ての副視野２７について予め測定されて記憶され、各副視野２７への電子線照射が行われる前にそれぞれ電子線装置Ａに設定される。
【００２１】
電子銃１から照射される電子線についても、偏向器７と９は静電偏向器であるので、経路２８の軌道に近い軌道を二次電子線の逆方向に進むが、それぞれの電子線はエネルギ状態が異なるため、偏向量も僅かに異なる。しかし、この偏向量の差は偏向器６で補正されるように各副視野２７ごとに補正量が記憶されている。
【００２２】
検出器２４において形成された副視野２７の二次元画像は、それぞれの副視野２７の位置に対応して所定の記憶装置に記憶される。拡大レンズ１９は、一次電子線に影響を与えないように、円錐台形の外形形状となっている。副視野２７の画像形成順序は、図２における矢印に示す順序である。
上記説明は、形成された二次元画像における1ピクセルがウェハ上の0.1μｍに対応する場合であった。これに対し、１ピクセルが0.05μｍ（即ち、半分の大きさに対応）となるようにモード変更を行う場合には、一次光学系の光学条件は基本的には変更せず、正方形開口３を半分の寸法の小開口２９に変更する。
【００２３】
また、レーザ干渉計は、レーザ発信器１８から出たレーザ光をビーム分割器１７で分割し、一方をレーザ移動鏡１４に照射し、他方を反射鏡１６を介してレーザ固定鏡１５に照射するようになっている。レーザ移動鏡１４から反射するレーザ光と、レーザ固定鏡１５から反射鏡１６を介して反射するレーザ光とは、再びビーム分割器１７で重ねられて干渉する。そして、この干渉したレーザ光の干渉はレーザ受信器１８で受信され、それによる強度変化からレーザ移動鏡１４の位置や速度等を算出することができる。ここで、レーザ固定鏡１５は、対物レンズ１０の外側磁極に固定されているので、対物レンズ１０と試料１３との間に相対振動や熱変形等が生じても、正確に試料位置を測定することが可能である。
【００２４】
図３は、軸対称の対物レンズ１０の断面における光軸から右側の部分のみを示す拡大図である。対物レンズ１０は、内側磁極３１と外側磁極３２との間の磁気ギャップが試料１３側に面しており、この磁気ギャップに発生する磁場で電子線を集束させる構造である。そして、コイル３３に流す電流を変化させることによって、焦点距離を変更することが可能である。この対物レンズ１０の特徴は、軸上磁場強度ＢのＺ軸（レンズ中心軸）依存性である。即ち、図４に示すように、試料位置（Ｚ＝０）において磁場強度Ｂは零ではなく、所定の大きさの値となっている。そして、磁場強度Ｂが最大となるＺ軸方向位置は、内側磁極３１よりも試料１３に近い側に存在しているので、この対物レンズ１０のレンズ主面は内側磁極３１よりも試料１３側に位置することとなる。この結果、軸上色収差及び球面収差が大幅に減少する。更に、ＭＯＬ動作を行う偏向器（コイル）３７，３８をセラミックケースに収め、その表面を金属被覆することによって、軸対称電極とすることができる。この軸対称電極に正の電圧を印加することによって収差をより小さくすることができる。
【００２５】
軸上磁場強度ＢのＺ軸に関する微分値ＤBも図４に示す。この微分値ＤBは、試料１３側では正の値であり、内側磁極３１側では負の値となっている。即ち、ＭＯＬ動作を行うには、ＤBに比例した偏向磁場を生成する必要があり、偏向器を３７と３８との２つに分けることにより、逆符号の偏向磁場を生成するようにした。偏向器３７，３８を励磁する電流は真空シール筒３９にハーメチックシール３６を設けてそこから導入した。コイルケースである軸対称電極に与える電圧もハーメチックシール３６から供給される。そして、図３に示すように、ＭＯＬ動作による主電子線の経路２８は、静電偏向器９の静電レンズ作用のみで光軸方向に偏向され、続いてＥ×Ｂ分離器用静電偏向器７で光軸と平行に偏向され、これにより光軸上を進行することができるようになる。主電子線が光軸上を進行した場合、ＮＡ開口２０の中心を通ることとなるので、ＮＡ開口２０を設けることが可能となり、収差の小さい投影像をＦＯＰ２２のシンチレータ面２２ａに結像させることができる。即ち、主視野を副視野に分割して、各副視野毎に副視野の中心から放出される電子線をＮＡ開口２０の中心を通るように、２段の静電偏向器で軌道を制御している。このため、試料１３上で磁場を生じさせてしまうような、従来対物レンズとして使用できなかったレンズでＮＡ開口の使用を可能にするＭＯＬ動作を行えば、光軸から遠い副視野からの電子線の収差も、光軸に近い副視野の場合と同等に小さくできる。
【００２６】
また、電子銃１は、カソードに−4ｋＶの電圧が印加されているので、シンチレータ面２２ａがアースの場合4ｋｅＶのエネルギとなる。一個の電子が入った時にシンチレータ面２２ａが発光する光の量はビームエネルギの増加関数になることが分かっている。シンチレータ面２２ａに＋10ｋＶ程度の正の電圧を印加することによって信号強度を強くすることができた。
また、ピクセル寸法を1/2倍や2倍等に変更する場合には、正方形開口３を変更すると同時に、ズーム拡大光学レンズ２３の倍率を2倍や1/2倍にすれば、同じ検出器を使用することが可能である。
【００２７】
図５に、二次光学系の拡大率を大きくした場合に特に有効な光学系を示す。この電子線装置では、試料１１３の法線１４２に対して2.777...αの方向から一次電子線を入射させ、Ｅ×Ｂ分離器１０７，１０８による電磁偏向で２α、静電偏向でαだけ合計で略３α（一次電子が4.5ｋVで二次電子が４ｋVの場合、この値は2.777...倍、即ち約2.8αとなる）分だけ一次電子線を偏向し、これにより試料１１３に垂直に電子線を入射させる。二次電子線は電磁偏向器で２α、静電偏向で−αの合計α分左方へ偏向し、レンズ１１９に入射させる。図１では試料１３の二次電子像はＥ×Ｂ分離器の偏向主面に形成していたので、Ｅ×Ｂ分離器による偏向色収差等が下流側のレンズで補正され、シンチレータ面２２ａの表面では収差が生じない。図５の場合は、試料１１３の二次電子像が、レンズ１１９の近傍の所定点１４１で試料像を形成するようにした。この結果、レンズ１１９の物点距離が短くなり、レンズ１１９の拡大率を大幅に大きくすることができた。また、対物レンズ１１０による拡大率も若干大きくなり、レンズ２段で100倍以上の倍率を短い鏡筒で実現することができた。もちろん、Ｅ×Ｂ分離器１０７，１０８による色収差も静電偏向の偏向量が電磁偏向の−1/2倍であるので発生しない。
【００２８】
図５上にＦＯＰ１２２の１本のファイバの拡大図を示す。ファイバは、中心では屈折率が高く、周辺では屈折率が低いので、図に示すように大きな角度θで電子線が入射した場合でも、ＦＯＰの長さをこのファイバレンズの焦点距離の奇数倍にしておけば、出口から出射される光は光ファイバの軸線にほぼ平行になるので、ズーム拡大光学レンズ１２３のＦ数の比較的大きいレンズでも光信号を100％近く検出器１２４に集めることができる。
【００２９】
また、空間電荷効果を小さくするために、一次電子線を偏向器１０６で光軸から100μｍ程度離れた位置を進行するように偏向し、即ち、経路１４３で示した軌道とし、対物レンズ１１０で光軸上へ戻す方法を採った。このようにすることによって、Ｅ×Ｂ分離器１０７，１０８から試料間で一次電子線と二次電子線は異なる場所を進行するため、一次電子線の空間電荷が二次電子線のボケや歪を増加させることが防げる。図５において、例えばαの値を７°程度以上とすれば一次光学系と二次光学系の電子線の分離は26.6°程度以上となり十分な値となる。
【００３０】
次に図６及び図７を参照して本発明による電子線装置を用いた半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【００３１】
図６は、本発明による電子線装置を用いた半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。この実施形態の製造ステップは以下の主ステップを含んでいる。
（１）ウェハを製造するウェハ製造ステップ（又はウェハを準備するウェハ準備ステップ）
（２）露光に使用するマスクを製造するマスク製造ステップ（又はマスクを準備するマスク準備ステップ）
（３）ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシングステップ
（４）ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立ステップ
（５）できたチップを検査するチップ検査ステップ
なお、上記のそれぞれの主ステップは更に幾つかのサブステップからなっている。
【００３２】
これらの主ステップ中の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼすのが（３）のウェハプロセッシングステップである。このステップでは、設計された回路パターンをウェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシングステップは以下の各ステップを含んでいる。
（Ａ）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成ステップ（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
（Ｂ）この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化ステップ
（Ｃ）薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストパターンを形成するリソグラフィーステップ
（Ｄ）レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチングステップ（例えばドライエッチング技術を用いる）
（Ｅ）イオン・不純物注入拡散ステップ
（Ｆ）レジスト剥離ステップ
（Ｇ）更に、加工されたウェハを検査するステップ
なお、ウェハプロセッシングステップは必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００３３】
図７は、図６のウェハプロセッシングステップの中核をなすリソグラフィーステップを示すフローチャートである。このリソグラフィーステップは以下の各ステップを含む。
（ａ）前段のステップで回路パターンが形成されたウェハ上にレジストをコートするレジスト塗布ステップ
（ｂ）レジストを露光する露光ステップ
（ｃ）露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像ステップ
（ｄ）現像されたレジストパターンを安定化するためのアニールステップ
【００３４】
上記の半導体デバイス製造ステップ、ウェハプロセッシングステップ、リソグラフィーステップについては、周知のものでありこれ以上の説明を要しないであろう。
上記（Ｇ）の検査ステップに、本発明に係る電子線装置を用いると、微細なパターンを高精度で安定して検査できるので、製品の歩留まりの向上、欠陥製品の出荷防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子線装置を示す概略ブロック図である。
【図２】試料の表面をストライプ領域、主視野領域、副視野分割した状態を説明する図である。
【図３】図１に開示した対物レンズ１０の周辺を拡大した断面図である。
【図４】試料近傍の磁場強度及びその微係数を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る電子線装置を示す概略ブロック図である。
【図６】本発明によるデバイスの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図７】図６に開示したウェハプロセッシングステップの中核をなすリソグラフィーステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ  電子線装置
Ａ1  一次光学系（電子線照射光学系）
Ａ2  二次光学系（写像投影光学系）
Ａ3  ステージ部
１  電子銃
２  コンデンサレンズ
３  正方形開口
４  クロスオーバ形成点
５  コンデンサレンズ
６  偏向器
７、８  Ｅ×Ｂ分離器
９  静電偏向器
１０  対物レンズ
１１ＭＯＬ動作用電磁偏向器
１２  ステージ
１３  試料
１４  レーザ移動鏡
１５  レーザ固定鏡
１６  反射鏡
１７  ビーム分離器
１８  レーザ受信器及び発振器
１９  第２拡大レンズ
２０  ＮＡ開口
２１  クロスオーバ形成点
２２  ＦＯＰ
２２ａ  シンチレータ面
２３  ズーム拡大光学レンズ
２４  検出器（ＣＣＤカメラ）
２６  ストライプ領域
２７  副視野
２８  ＭＯＬの軌道
２９  小開口
３０  電源
３１  内側磁極
３２  外側磁極
３４  真空封止筒
３５  Ｏリング
３６  ハーメチックシール
３７  ＭＯＬ用電磁偏光コイル１
３８  ＭＯＬ用電磁偏光コイル２
３９  セラミックケース
１４１  クロスオーバ形成点
１４２  試料面法線
１４３  空間電荷効果回避軌道
Ｗ  ストライプ幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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